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经典而又先进的液环真空泵

来源:荣格 发布时间:2018-09-28 405
泵与过滤 技术前沿
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位于德国毛尔堡的真空技术公司从未停止过发展。不仅是在不久前,而且也包括在过去的几十年间,公司一直踏实勤勉,孜孜以求,不断谋求进步。如今,该公司干式螺杆真空泵被用于化工行业和很多其它领域,就像其干爪式真空泵已经成为了整个行业各个分支领域的标准真空发生器一样。真空技术公司的油润滑旋片真空泵在许多应用领域也处于一流的地位,更不用说它们还在不断进步。在该公司产品所属的应用领域,基本都被当作最常用的真空泵。尽管经过了许多优化、有了新的发展和进一步的改进,真空技术公司在一些应用一直保留至今并得以成功应用的主要真空发生器是:液环真空泵。

位于德国毛尔堡的真空技术公司从未停止过发展。不仅是在不久前,而且也包括在过去的几十年间,公司一直踏实勤勉,孜孜以求,不断谋求进步。如今,该公司干式螺杆真空泵被用于化工行业和很多其它领域,就像其干爪式真空泵已经成为了整个行业各个分支领域的标准真空发生器一样。真空技术公司的油润滑旋片真空泵在许多应用领域也处于一流的地位,更不用说它们还在不断进步。在该公司产品所属的应用领域,基本都被当作最常用的真空泵。尽管经过了许多优化、有了新的发展和进一步的改进,真空技术公司在一些应用一直保留至今并得以成功应用的主要真空发生器是:液环真空泵。

图1:两种型号的Dolphin液环真空泵,泵速为每 (mBar)。 小时25~26800立方米

图1:两种型号的Dolphin液环真空泵,泵速为每小时25~26800立方米

液环真空泵的原理早在1890年就以“水环泵”的形式发展出来。由于其简单而坚固的结构,液环真空泵(图1)适用于在气体、蒸汽被抽真空或在压缩过程中在真空泵内容易产生蒸气凝结的场合形成真空。因此,这种真空泵非常适合潮湿的工艺,所以被用于流程技术、化学工业、石油生产和加工过程、汽轮机凝汽器、塑料工业、造纸工业、食品技术工业和其它许多工业场合的抽粗真空。

工作原理

液环真空泵利用水或与被抽气体、蒸汽相容的液体作为工作液进行抽真空。还可用乙二醇、矿物油或有机溶剂以及工艺流程中使用到的液体可用作泵的工作液。其基本原理对所有尺寸和型号来说都是相同的。

图2:Dolphin液环真空泵压缩腔室截面图

图2:Dolphin液环真空泵压缩腔室截面图

一只偏心安装的叶轮在圆柱形泵壳体内旋转(图2)。泵壳体内充满了工作液,液位达到让叶轮片被浸没的程度。叶轮旋转运动和由此产生的离心力,使得壳体内的液体形成所谓的液体环。气体被泵入单个叶片和液体环之间的空间。由于叶轮安置在偏心的位置,这些空间的体积会随着气体的吸入、压缩和再次排出而变化。液体环将各个空间密封在泵腔内,这也是为什么有时候称这些流体为密封液而不是工作液的缘故。

作用机制

由于使用了工作液,这种机械原理只适用于粗真空范围。原因在于,可实现的真空水平取决于蒸汽压力,和通过真空泵不断泵入的工作液的黏度。这使得液环真空泵可以在相对较低的温度下工作。真空液环泵主要是在等温下运行,这意味着在压缩过程中被泵入的介质几乎不会被加热。这就是为什么液环真空泵基本上专用于高含水量的蒸汽和气体。真空泵内的低温有利于潮湿蒸汽和气体的凝结,在某种程度上,意味着真空泵还可以作为冷凝器使用。因为当气体进入真空泵时已经发生了冷凝,气体的体积大幅下降。除了冷凝效果,这也实现了泵送速度的增加。工作液将压缩热转移出去的这个过程有助于冷凝和提高泵送速度。

液环真空泵的一个显著优点是工作液和部件所用的材料能够根据泵送介质来调整,从而使得抽吸易爆气体和蒸汽成为可能。由于运行温度低,所以人们认为在任何情况下,液环真空泵泵送易爆气体出现问题的可能都要比其它机械真空泵低得多。

构造

单级和双级液环真空泵之间有着根本的差别。在单级型号中,上述压缩过程在一个压缩阶段进行。而在双级真空泵中(图3),第一阶段的预压缩泵送介质会被传送至第二压缩阶段,进行再次压缩。单级液环真空泵的极限压力可达130hPa(mBar),双级液环真空泵可达33hPa(mBar)。

图3:通过双级液环真空泵的气流示意图。

图3:通过双级液环真空泵的气流示意图。

液环真空泵的尺寸也有很大的不同。Busch真空泵及系统的产品组合中有不同系列和型号的Dolphin液环真空泵可供,泵速从每小时25到26500立方米不等。

工作液的运行方式

工作液泵进、泵出有三种方式:

1,非循环运行方式

这是液体环真空泵最简单的运行方式,只要有足够的工作液可用,任何时候都可以采用。在压缩阶段持续不断地提供工作液。随后,工作液与气体、冷凝液一起排出。

2,开放式流体回路

在开放式流体回路中(图4),工作液从真空泵中排出后,与气体一起转入液体分离器,液体和气体在此处分离。新鲜的工作液输送到液体分离器中,同时,气体被排出或转移,从而确保回路中有足够的工作液,并且温度不会上升。与非循环运行方式相比,这种开放式回路可以最多节约50%的工作液。

图4: 具有开放式工作液回路 的Dolphin液环真空泵

图4: 具有开放式工作液回路的Dolphin液环真空泵

3,封闭式流体回路

在封闭式回路中,在泵的排气口也有一个液体分离器(图5)。气体从分离器排出,同时在工作液再次进入真空泵之前先进入热交换器。这样工作液就会持续得到冷却,这种配置可以节省高达95%的工作液。这意味着只需要通过液体分离器添加少量的新鲜工作液即可。因此,我们建议在没有足够工作液或需要尽可能多地保留工作液的各种情况下,使用封闭式流体回路。

图5:具有封闭式流体回路的Dolphin液环真空泵

图5:具有封闭式流体回路的Dolphin液环真空泵

定制式真空系统

液环真空泵特别适合作为模块,加入到真空系统和真空装置中。通过与蒸汽喷射器相结合,可获得更低的极限压力。可以为单个应用量身定制这些系统,从而在技术上和经济上为真空系统找到最优化的解决方案。Busch Vacuum and Systems在设计、配置和建造这类型的系统方面有着几十年的经验,所设计的系统被经济和安全地广泛应用于化工、石油生产加工、发电等其它众多领域。有获得ATEX认证的不同型号的Dolphin液环真空泵可供。

图6: 采用5台一级Dolphin液环式真空泵组成 的真空系统,用于为工艺流体脱气

图6: 采用5台一级Dolphin液环式真空泵组成的真空系统,用于为工艺流体脱气

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